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    北斗时钟服务器(北斗时钟同步系统-网络时钟同步产品)北斗时钟服务器(北斗时钟同步系统-网络时钟同步产品)

    北斗时钟服务器(北斗时钟同步系统-网络时钟同步产品)北斗时钟服务器(北斗时钟同步系统-网络时钟同步产品)

    技术交流:岳峰 15901092122 yf_cs@163.co082m Q-522508213

    北斗时钟服务器是针对计算机、自动化装置等进行校时而研发的高科技产品,北斗时钟服务器通过接收北斗卫星、GPS、CDMA、PTP、B码等外部时间基准信号,北斗时钟服务器通过智能时间源控制算法,实现多时间源的智能切换,输出高精度、可靠的时间信号和时间信息。

    ◆ 北斗时钟服务器利用卫星双向授时功能,方便构建全电力系统的全网时间同步网络,实现全网时间同步。

    ◆ 北斗时钟服务器利用卫星双向通信功能,可以构建中心主站系统对各厂站时间同步系统的集中监测和远程维护,提高设备的运行可靠性。

    ◆ GPS时钟服务器采用表面贴装技术生产,以高速芯片进行控制,无硬盘和风扇设计,精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、全自动智能化运行,免操作维护,适合无人值守。

    ◆ GPS时钟服务器有标准RS232、RS422/485、1PPS/PPM/PPH、IRIG-B、DCF77、NTP/SNTP网络对时等接口形式,可以适应各种不同设备的对时需要,广泛应用于电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、政府机关、IT等领域。

    ★ GPS时钟服务器主要用途

    ◆ 将时间显示给运行人员观察或作人工记录的时间显示屏。

    ◆ 记录与时间有关的信息的装置(系统):如故障录波器、事件顺序记录装置、RTU远动装置、计算机监控(监测)系统、电网预决策分析系统、各级调度SCADA/EMS系统、系统实时动态监测系统(WAMS)、电能量计费系统、水调自动化系统、电厂机组控制系统、电力市场交易系统、配电网自动化系统、负荷控制和用电管理系统、通信网监控系统、电厂和调度生产信息管理系统、电力企业信息管理系统(MIS)、调度录音电话等

    ◆ 有必要记录其动作时间的控制装置(系统):如微机保护装置、变电站监控系统的后台系统、电网安全自动装置等

    ◆ 工作原理建立在时间同步基础上的装置(系统):如雷电定位系统、同步相量测量装置(PMU)、线路故障行波测距装置等

    ◆ 要求在同一时刻记录其采集数据的系统:如保护信息管理机、电网频率按秒考核系统等

    ◆ 用于继电保护试验,检验线路纵联保护(高频相差保护装置)

    ◆大型局域网的时间同步

    ◆ 其它要求时间统一的装置(系统)

    ★ GPS时钟服务器主要特点

    ◆ 多种卫星系统时间接收,双向授时方式

    ◆ 卫星双向短报文通信,向中心主站发送设备运行状态信息

    ◆ 冗余接收GPS、B码、PTP等多路时间源

    ◆ 输出B码、PTP、脉冲信号、串口时间信息、NTP/SNTP等

    ◆ 模块化设计,输出信号互相隔离

    ★ GPS时钟服务器主要技术指标

    ◆ 开机捕获时间:—热启动≤1min;冷启动≤5min

    ◆接收灵敏度:捕获〈-130dBm,跟踪〈-133dBm。

    ◆ 授时精度≤100ns ;授时记录:保存最新4500条;请求吞吐量:每秒14500次时间请求;

    ◆ 电网频率测量分辨率0.001HZ

    ◆ 守时精度≤40µs/H(晶振)

    ★ GPS时钟服务器供电方式

    ◆ 支持双电源供电方式

    ◆ 交流电源:220V,允许偏差-20%~+15%

    ◆ 直流电源:220V/110V,允许偏差-20%~+15%

    ★ GPS时钟服务器环境条件

    ◆ 工作温度:-45℃~+85℃

    ◆ 存储温度:-50℃~+90℃

    ◆ 相对湿度:100%(装置内部应无凝露,也不结冰)

    ◆ 大气压力:66kPa~108kPa

    ◆ 平均无故障工作时间(MTBF)>150000小时

    转载于:https://www.cnblogs.com/yfcs999/archive/2012/12/07/BEIDOUSHIZHONGF.html

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  • 北斗时钟同步系统(北斗时钟系统-北斗授时系统) 北斗时钟同步系统(北斗时钟系统-北斗授时系统) 技术交流-岳峰-15901092122;yf_cs@163.com;Q-522508213; 时钟同步系统是针对计算机、自动化装置等进行校时而...

    北斗时钟同步系统(北斗时钟系统-北斗授时系统)

    北斗时钟同步系统(北斗时钟系统-北斗授时系统)

    技术交流-岳峰-15901092122;yf_cs@163.com;Q-522508213;

    时钟同步系统是针对计算机、自动化装置等进行校时而研发的高科技产品,时钟同步系统通过接收北斗卫星、GPS、CDMA、PTP、B码等外部时间基准信号,时钟同步系统通过智能时间源控制算法,实现多时间源的智能切换,输出高精度、可靠的时间信号和时间信息。

    ◆时钟同步系统利用卫星双向授时功能,方便构建全电力系统的全网时间同步网络,实现全网时间同步。

    ◆时钟同步系统利用卫星双向通信功能,可以构建中心主站系统对各厂站时间同步系统的集中监测和远程维护,提高设备的运行可靠性。

    ◆时钟同步系统采用表面贴装技术生产,以高速芯片进行控制,无硬盘和风扇设计,精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、全自动智能化运行,免操作维护,适合无人值守。

    ◆时钟同步系统有标准RS232、RS422/485、1PPS/PPM/PPH、IRIG-B、DCF77、NTP/SNTP网络对时等接口形式,可以适应各种不同设备的对时需要,广泛应用于电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、IT等领域。

    ★时钟同步系统主要用途

    ◆ 将时间显示给运行人员观察或作人工记录的时间显示屏。

    ◆ 记录与时间有关的信息的装置(系统):如故障录波器、事件顺序记录装置、RTU远动装置、计算机监控(监测)系统、电网预决策分析系统、各级调度SCADA/EMS系统、系统实时动态监测系统(WAMS)、电能量计费系统、水调自动化系统、电厂机组控制系统、电力市场交易系统、配电网自动化系统、负荷控制和用电管理系统、通信网监控系统、电厂和调度生产信息管理系统、电力企业信息管理系统(MIS)、调度录音电话等

    ◆ 有必要记录其动作时间的控制装置(系统):如微机保护装置、变电站监控系统的后台系统、电网安全自动装置等

    ◆ 工作原理建立在时间同步基础上的装置(系统):如雷电定位系统、同步相量测量装置(PMU)、线路故障行波测距装置等

    ◆ 要求在同一时刻记录其采集数据的系统:如保护信息管理机、电网频率按秒考核系统等

    ◆ 用于继电保护试验,检验线路纵联保护(高频相差保护装置)

    ◆大型局域网的时间同步

    ◆ 其它要求时间统一的装置(系统)

    ★时钟同步系统主要特点

    ◆ 多种卫星系统时间接收,双向授时方式

    ◆ 卫星双向短报文通信,向中心主站发送设备运行状态信息

    ◆ 冗余接收GPS、B码、PTP等多路时间源

    ◆ 输出B码、PTP、脉冲信号、串口时间信息、NTP/SNTP等

    ◆ 模块化设计,输出信号互相隔离

    ★时钟同步系统主要技术指标

    ◆ 开机捕获时间:—热启动≤1min;冷启动≤5min

    ◆接收灵敏度:捕获〈-130dBm,跟踪〈-133dBm。

    ◆ 授时精度≤100ns ;授时记录:保存最新4500条;请求吞吐量:每秒14500次时间请求;

    ◆ 电网频率测量分辨率0.001HZ

    ◆ 守时精度≤40µs/H(晶振)

    ★时钟同步系统供电方式

    ◆ 支持双电源供电方式

    ◆ 交流电源:220V,允许偏差-20%~+15%

    ◆ 直流电源:220V/110V,允许偏差-20%~+15%

    ★时钟同步系统环境条件

    ◆ 工作温度:-45℃~+85℃

    ◆ 存储温度:-50℃~+90℃

    ◆ 相对湿度:100%(装置内部应无凝露,也不结冰)

    ◆ 大气压力:66kPa~108kPa

    ◆ 平均无故障工作时间(MTBF)>90000小时

    转载于:https://www.cnblogs.com/yfcs999/archive/2012/11/13/DAXIEZIM.html

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  • 北斗卫星授时仪(北斗时钟同步系统)在计算机网络系统的应用 技术交流:岳峰 15901092122;QQ-522508213; 计算机网络时间同步应用方案 前言 近几年来,随着计算机自动化系统水平的提高,在各大计算机监控系统、...

    北斗卫星授时仪(北斗时钟同步系统)在计算机网络系统的应用

    技术交流:岳峰 15901092122;QQ-522508213;

    计算机网络时间同步应用方案

    前言

    近几年来,随着计算机自动化系统水平的提高,在各大计算机监控系统、微机保护装置、微机故障录波装置以及各类数据管理机得到了广泛的应用,而这些自动装置的配合工作需要有一个精确统一的时间。当系统发生故障时,既可实现全站各系统在统一时间基准下的运行监控和事故后故障分析,也可以通过各保护动作、开关分合的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程,方便对运行中出现的各种事件的分析和追溯,提高了系统的自动化水平。

    一、概述
      在通信领域,“同步”概念是指频率的同步,即网络各个节点的时钟频率和相位同步,其误差应符合相关标准的规定。目前,在通信网中,频率和相位同步问题已经基本解决,而时间的同步还没有得到很好的解决。时间同步是指网络各个节点时钟以及通过网络连接的各个应用界面的时钟的时刻和时间间隔与协调世界时(UTC)同步,最起码在一个局域或城域网络内要和北京时间同步。时间同步网络是保证时间同步的基础,构成时间同步网络可以采取有线方式,也可以采取无线方式。在这里我们主要介绍互联网时间同步技术及产品,也就是通过支持NTP协议的网络时间服务器实现网络时间同步。
      时间的基本单位是秒,它是国际单位制(SI单位制)的七个基本单位之一。1967年的国际计量大会(CGDM)给出了新的秒定义:“秒是铯133(133Cs)原子在0K温度基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间”,即“原子秒”(TAI)。现在常用的协调世界时实际上是经过闰秒调整的原子秒。
      目前在国际基准和国家基准层面所使用的主要是铯原子钟。中国计量科学研究院建立的冷原子喷泉铯原子钟其频率复现性为5×10-15,已接近国际先进水平。其实,在应用层面上并不需要国家基准这样高的时间和频率准确度。不同的应用对准确度的要求是不同的,表1列举了一些典型的应用对时间准确度的要求(应用界面时间相对于UTC时间的误差)。

     

    表1:一些典型的应用对时间精度的应用

    应用

    时间精度要求

    用于银行、证券、股票和期货交易的计算机和服务器

    1秒

    电力线故障诊断

    1微秒

    交换机及计费系统

    1秒

    CDMA2000和TD-SCDMA

    10毫秒

    网管系统

    500毫秒

    7号信令监测系统

    1毫秒

     

    二、网络时间同步技术

    目前有多种时间同步技术,每一种技术都各有特点,不同技术的时间同步精度也存在较大的差异,如表2所示:

     

    表2:各种常用的时间同步技术

    时间同步技术

    准确度

    覆盖范围

    短波授时

    1~10毫秒

    全球

    长波授时

    1毫秒

    区域

    GPS

    5~500纳秒

    全球

    电话拨号授时

    100毫秒

    全球

    互联网授时(NTP)

    1~50毫秒

    全球

    SDH传输网授时

    100纳秒

    长途

    1、  长短波授时时间同步技术

    利用无线电信号授时已经具有80多年的历史,国际上长波授时主要使用罗兰-C系统,国内发射台设在沿海地区,主要用于军事和导航,尚不民用。

    2、  电话拨号时间同步技术

    电话拨号授时(ACTS)使用的设备相对简单,只需电话线、模拟调制解调器、PC及客户端软件即可。目前这种计算机主要用于校准家庭个人计算机时间,同时不具备实时性。

    3、  GPS时间同步技术

    GPS时间同步技术是当前较成熟并在国际上广泛采用的时间同步技术。目前国际上除了美国的GPS还有前苏联的GLANASS系统和我国的“北斗”系统。GLANASS系统由于经济原因,健康星的数量有限,稳定性和可靠性无法保障。“北斗”系统尚未民用,而且无法做到实时覆盖。目前GPS属于比较成熟可靠的系统。

    4、  互联网时间同步技术

    使用互联网同步计算机的时间是十分方便的,目前这种方式在局域网内得到广泛的应用。微软公司已将网络时间协议(NTP)嵌入到Windows XP系统中,只要计算机能联网,就能进行局域网或广域网内的计算机时间校准。标准的NTP协议采用的是RFC 1350标准,简化的网络时间协议(SNTP)采用的是RFC 1769标准。NTP协议包含一个64bit的协调世界时(UTC)时间戳,时间分辨率时200ps,并可以提供1~50ms的时间精度(依赖网络负载)。但实验表明这种技术在洲际间的校准精度只能达到几百毫秒甚至只能达到秒的量级。所以,在庞大的网络中应设立一级和二级时间服务器来解决精度的问题。

    另外,还有两个相对简单的、低精度的互联网时间协议:Time协议(RFC868)和Daytime协议(RFC867),可以提供1s校准精度的广域网时间同步。

       

    三、GPS网络时间服务器

    网络时间服务器是GPS时间同步技术和互联网时间同步技术的结合。采用19英寸1U机架式设计,内置GPS接收机,以GPS卫星时间为标准时间源,支持NTP协议(V2.0/V3.0/V4.0)和SNTP协议。能够为局域网内成百上千的计算机、路由器等提供时间校准。下图为GPS网络时间服务器的应用方案:

    在上面的方案中,从省中心网络到各地市级网络需要保持应用界面的时间同步。如果仅仅在省级网络中设立一台网络时间服务器那么地市级网络中的客户端由于网络延时等原因不能保证所需精度,那么通过在地市级网络中也设立网络时间服务器就能解决这一问题,但是如果网络条件较好的情况下,这种误差NTP协议时可以自动补偿过来的;

    技术交流:15901092122 岳峰

    电子邮箱:bjhrkc@126.com

    腾讯QQ:522508213

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  • 北斗时钟同步服务器(卫星授时)应用智慧路灯系统 北斗时钟同步服务器(卫星授时)应用智慧路灯系统 在路灯的实际应用过程中会出现控制、检测以及安全问题,包括路灯不能根据实际情况(天气突变、重大事件、节日)及时...

    北斗时钟同步服务器(卫星授时)应用智慧路灯系统
    北斗时钟同步服务器(卫星授时)应用智慧路灯系统

    在路灯的实际应用过程中会出现控制、检测以及安全问题,包括路灯不能根据实际情况(天气突变、重大事件、节日)及时校时和修改开关灯时间,也无法进行LED灯调光,无法实现二次节能;故障依据主要来源于巡视人员上报和市民投诉,缺乏主动性、及时性和可靠性,不能实时、准确、全面地监控全城的路灯运行状况。管理部门缺乏统一调度的能力,只能以逐个配电柜为单元进行调整,不仅费时费力,而且增加了人为误操作的可能性;设备易丢失故障无法定位,无法准确发现电缆盗割、灯头被盗和断路,一旦出现以上情况将带来巨大的经济损失,同时影响市民的正常生活及出行安全。

    目前,国家层面已经发布了《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》,指出2020年建成一批特色鲜明的智慧城市,实现公共服务便捷化、城市管理精细化、生活环境宜居化、基础设施智能化等。降本增效和精细化运营的内部需求也驱动智能路灯建设,以降低人工巡检成本,减少因为安全问题带来的经济损失,提高控制准确性、全面性,统一调度。NB—IoT技术相比其他控制技术,能够很好地满足以上需求,实现路灯的智能化控制,促进智慧城市建设,满足降本增效和精细化运营的内部管理需求。

    一、路灯的发展状况
    路灯从白炽灯开始,经历了气体放电灯、LED灯阶段,能耗逐渐降低,智能化程度不断提高。目前LED路灯的光效可达160lpw,比白炽灯节电90%以上,比高压钠灯节电5O%~70%,寿命高达50000hrs以上,可选PLC或者zigbee等技术组网控制。

    近年来,我国城市建设呈现高速增长态势。作为城市基础建设的一部分,城市道路照明也得到了快速发展,据国家统计局数据显示,从2007年至2015年近十年间,全国城市道路照明路灯数量由1395万盏增加到2423万盏,年均复合增长率达到7.14%。在城市道路照明路灯的使用类型方面,按道路照明路灯光源的不同,可以分为高压钠灯、LED路灯、节能路灯、新型氙气路灯等。

    按照光源分,钠灯占绝大比例,其次是LED灯,其余灯种类占比较小。

    根据对包括所有直辖市、省会城市、计划单列市在内Ag81个重点城市的统计,智能监控仪的总数最多,已达21826点,分别是时控、光控和防盗监控点Ag3倍、6.8倍、9.2倍。

    在城市道路照明监控系统使用情况中,“三遥”系统使用最为普遍,占64%;其次是“五遥”系统,占23%;“四遥”和GPRS系统分别占5%和8%。

    二、路灯智能化演进存在的问题
    监控管理方式相对粗放。传统的“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制,对单灯运行情况无法实时、准确监控,出现灯具故障无法及时反馈到监控中心,不能实现智能化监控和精细化管理。另外也不能对故障处理情况实时跟踪、分析,影响照明生产管理考核和决策判断。

    能源消耗偏大。缺少灵活有效的节能控制手段,过度照明和照明不足的矛盾难以调和(即前半夜按照城市形象照度运行,后半夜采取节能照度运行),无法实现按需照明,从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗。

    运行维护效率低、成本偏高。现阶段的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式,工作量巨大,还可能留有盲区,运维效率低,难以实现主动服务,保障服务质量;在维护过程中,对材料的采购也缺少科学依据,不适当的材料备货会造成资金占用,不能对材料进行精细化管理。

    设施安全难以保障。缺少实时监管措施,照明电缆等设施频繁被盗或损坏,给照明管理部门造成直接的经济损失,严重影响城市照明的正常运行,同时带来安全隐患。设施资源缺乏有效管理。城市照明设施资源管理基本停留在人工台账时代,缺少信息化手段,设施资源数量不清、状态不明,不利于运维养护。

    智能路灯的方案给路灯带来的好处显而易见,然而我国城市路灯仍以传统的非智能化的钠灯为主,智能化改造遇到的阻力很大:、1:LED路灯的成本较高。l2把钠灯换成LED灯,并智能化升级,全城改造要花费几个月时间。、3将钠灯更换成LED灯,节能不节钱,还增加了工作量,通常路灯维修需要三个人,一个开车、一个维修、一个现场维护。尽管已经取得了长足进步,但路灯用LED灯仍然存在缺陷,例如穿透性不够强,雾霾天气下难照亮;散射能力比钠灯差,照射范围小。

    三、NB-IoT技术在智能路灯控制中的技术选择对比分析
    当前主要采用组控方式,随着路灯对控制精细化要求的不断提高,以及智慧城市建设进程的不断加快,部分城市开始采用单控。智能路灯单控主要采用两跳和一跳系统,两跳通过FAN网络计算汇聚后再接入平台,一跳通过WAN直接与平台通信。

    两跳:市政路灯管理以路段为单元,各路段配备配电柜供电。路段电气参数采集器与网关通常合一,部署在配电柜。在路灯杆上拓展需要进行边缘计算的应用,如W、安防监控、广告屏等。目前FAN网络主要采用PLC、ZigBee/RF技术。

    一跳:单灯故障定位、单灯开关、调光不需要本地集中计算控制。离散扩展应用直接接入网络,无须本地进行集中计算控制。一跳网络使整个路灯网络更加简单,业务侧只需关注应用层标准,可快速接入不同厂商设备。

    两跳方案分为PLC和Zigbee/RF技术两种,同时搭配GPRS技术,实现路灯控制。一跳方案主要为LoRa和NB—IoT两种,经过对比分析发现,一跳整个路灯网络简单,业务侧只需关注应用层标准,可快速接入不同厂商的设备,同时一跳中的NB-IoT技术更加优良。

    目前在城市公共照明单灯智能化监控领域,电缆线载波通信是底层通信技术的主流方向,在实际应用中约占90%的比例;ZigBee技术也有一定应用,约占1O%的市场份额;其他技术则应用较少。在远程传输领域,目前大部分是利用GPRS技术,未来NB—IoT等技术将逐渐增多。

    从成本角度看,NB—IoT的技术成本最低,其中包括建设成本、运行成本和年均成本等。从技术角度讲,NB—IoT更适合路灯控制,因为其覆盖较广、容量较大,通信质量有保障。

    四、智能路灯NB-IoT拓展策略
    4.1聚合

    建立模范试点效应。联合路灯所、路灯厂家、终端系统解决方案商,运营商通过提供终端补贴,推动智能路灯厂商进行终端改造,打造NB—IoT示范应用工程。

    推动路灯产业聚合。通过聚合模组供应商、路灯厂商、平台提供商、系统集成商、路灯管理等,搭建产业联盟,形成行业标准,降低智能路灯制造、智能芯片模组等成本,聚力推动路灯行业成熟,以低资费吸引用户使用,短时间快速扩大路灯使用规模。
    路灯校时器

    4.2争取主动权

    以管道为基础,大力推广平台层内容,让路灯在智能化的基础上成为智慧城市和智能交通等的载体。应利用运营商资源优势,推广宣传示范成果,抢占先机,争夺智能路灯平台话语权。

    4.3开阔思路,丰富服务内容

    利用路灯的独特优势,结合NB—IoT技术特点,扩展路灯服务。比如,将路灯变成环境气象站,在智能网关上增加PM2.5、温湿度等传感器,在路灯载体上播报当地气象、环境等城市综合信息。

    五、智能路灯的NB-IoT技术监控系统
    道路照明是人们生活中不可缺少的道路交通安全设施.传统的道路照明采取集中供电(夜晚点亮、白天关闭)的固定管理模式,存在诸多弊端:(1)不能根据周围的人车流量、天气的变化来调节路灯亮度;(2)不能远程设定亮灯模式和修订参数;(3)不能自动报故障和定位故障的具体地点.为了节约电能、方便人们出行,有必要对传统的路灯控制系统进行升级改造.窄带物联网(NarrowBandInternetofThings,简称NB-IoT)技术已成为万物互联网络的一个重要分支,是基于蜂窝网络,由3GPP组织所制定的通信技术,利用授权的GSM和LTE频段,使用现有的4G基站和相关设备,不需重新构建网络.NB-IoT技术具有如下优点:(1)广覆盖.依托三大运营商的网络实现全国覆盖.(2)深层次覆盖.(3)低功耗.基于这些优点,可将NB-IoT技术应用到路灯监控系统中,对路灯的运行状态及其相关设备进行监控,实现高效智能化、科学化的管理.将NB-IoT技术应用到智能路灯监控系统中,使每一盏路灯都接入网络,且都有唯一的ID识别码.这样,系统就能对路灯进行实时的监控管理,有效地提高系统运行的效率,节约电能,满足智慧城镇发展和建设的要求.

    5.1智能路灯监控系统的网络架构

    基于NB-IoT技术的智能路灯监控系统包括感知层、网络层和应用层.感知层由单独的路灯控制模块和NB-IoT终端构成.道路上的每个路灯都安装1个路灯控制模块,路灯控制模块管理路灯的开关、负责数据信息的采集和监控路灯的运行状态,它通过NB-IoT网络与NB-IoT终端进行无线通信;NB-IoT终端将路灯控制模块采集的数据信息上传到NB-IoT基站,将应用层中的手机或监控中心的管理命令下达到路灯控制模块,对感知层的路灯进行管理和监控.网路层由NB-IoT基站和Internet网络构成.Inter-net网络主要应用4G的LTE平台,将感知层的数据信息实时地传送到应用层,同时将应用层的控制命令传送到感知层.智能路灯监控系统网络架构如图1所示.

    图 1 智 能路灯监控系统的 网络架构框图

    5.2系统硬件设计

    (1)路灯控制模块:路灯控制模块结构框图如图2所示.路灯控制模块是感知层的核心部件,对路灯的现场进行监控和管理,主要由微控制器、NB-IoT模组、GPS定位单元、信息采集模组、检测电路和驱动电路构成.每个路灯控制模块设置唯一的ID码,便于识别不同的路灯.GPS定位单元能够定位路灯的具体位置,为路灯的监控和检修提供详细的地址.NB-IoT模组实现路灯控制模块与NB-IoT终端的通信.路灯控制模块通过NB-IoT模组将信息采集模组采集的路灯现场数据信息发送到NB-IoT终端,同时接收应用层通过NB-IoT终端传递的各种控制命令.信息采集模组主要由温湿度传感器、光照传感器、车流量传感器和热释电红外传感器构成.温湿度传感器采集周围环境的温度和湿度,光照传感器采集光照的强度,车流量传感器采集道路上的车流量,热释电红外传感器采集道路上的行人流量.检测电路检测系统供电的电能质量、路灯的电压及电流和路灯的运行状态,驱动电路用于控制路灯的开关和亮度调节.

    图 2 路灯控制模块结构框图

    (2)NB-IoT终端:NB-IoT终端采用工业级32位的ARM9系列芯片,以嵌入式实时操作系统为支撑,可以大容量地接入路灯控制模块,通过无线的方式与路灯控制模块进行信息通信.同时备有有线RS485和RS232串口通信,接收路灯控制模块采集的数据信息和路灯运行的状态参数,传递监控中心下达的控制命令.根据路灯的数量和系统实际控制的需求,通过计算分析,合理地规划NB-IoT终端数量和布置地点,使每个NB-IoT终端都能与接入它的路灯控制模块进行双向通信.

    (3)NB-IoT基站:由于4G通信网络基站分布较多,信号覆盖范围广,利用现有的4G通信基站规划架设NB-IoT网络基站,可使信号覆盖范围更广,传输能力更强.NB-IoT基站部署在现有的基站上,路灯现场数据信息通过三大运营商的4G网络实现有线远距离传输,被传送到监控中心,同时,NB-IoT基站将所接收的监控中心的控制命令下达到路灯控制模块.

    5.3监控中心软件设计

    监控系统应用层主要由移动手机、监控中心和报警装置构成.监控中心是应用层的核心,是感知层处理数据、管理状态、处理故障和管理能耗的人机交互的平台.通过移动手机上的监控APP,工作人员可以随时随地监测和管理路灯的运行.

    监控中心是工作人员和远程监控系统的人机交互窗口,可以直接反映整个系统数据采集的情况和路灯运行的状态,因此其设计必须满足控制的要求,还要兼顾整个系统的实时性、可操作性和稳定性.监控中心软件的功能模块框图如图3所示.数据处理实现数据的采集、存储、查询和报表的输出打印.数据采集主要采集温湿度、光照强度、车流量、人流量,以及路灯的电压、电流、功率等参数;数据存储主要存储现场的数据信息;数据查询可以快速查询历史数据.状态管理实现系统参数的设置、路灯控制模式的设定、路灯模式的设定、路灯调光模式的设定和运行状态的查询.路灯控制模式可以采用自动控制模式、经纬度模式、节假日模式和临时模式等;路灯模式可以针对不同的单个路灯、某一路段的路灯和某一区域的路灯进行设定;路灯调光模式可以根据车流量和人流量自动地开启相关路灯,还可以根据时间段设定不同百分比的PWM开关路灯,或根据采集的自然环境信息实现全开、半开或全关路灯.故障处理实现故障的自动监测、故障位置信息的锁定和自动报警,并以短信的形式通知工作人员.能耗管理实现远程抄表、各路段和系统的能耗统计,能耗可以按照时间生成曲线报表,供工作人员分析.

    图3 监控中心软件的功能模块框图

    总结

    设计了一套基于NB-IoT技术的智能路灯监控系统,该系统利用路灯控制模块采集现场数据信息,再利用NB-IoT终端将现场数据通过无线网络传输到网络层.网络层利用NB-IoT基站和4G网络实现数据信息的上传与控制命令的下达.基于NB-IoT技术的智能路灯监控系统实现了数据处理、状态管理、故障处理和能耗管理等4大功能,符合物联网路灯控制系统的实时性、自动化和物物互联的需求,提升了路灯照明监控系统的智能化,提高了系统的管理水平和技术服务水平,能为建设节能环保型的绿色城镇发挥作用.

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空空如也

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